DE102020128054A1 - Method for detecting an arcing fault in an electrical circuit arrangement and motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Detektion eines Lichtbogenfehlers in einer elektrischen Schaltungsanordnung (2), wobei die Schaltungsanordnung (2) eine Steuereinrichtung (3), einen Energiespeicher (4) und mehrere mit dem Energiespeicher (4) über jeweils einen Lastpfad (7, 9) verbundene Lasten (5, 6) umfasst, wobei dem Energiespeicher (4) ein Strommessmittel (12) zur Bestimmung von einen Energiespeicherstrom beschreibenden Strommesswerten und den Lasten (5, 6) jeweils ein Spannungsmessmittel (13, 14) zur Bestimmung von eine Lastspannung an der jeweiligen Last (5, 6) beschreibenden Spannungsmesswerten zugeordnet ist, wobei die Strommesswerte und die Spannungsmesswerte fortlaufend an die Steuereinrichtung (3) übermittelt werden, wobei ein paralleler Lichtbogen durch einen Vergleich der Strommesswerte und/oder einer durch die Strommesswerte beschriebenen zeitlichen Änderung des Energiespeicherstroms mit wenigstens einem Stromgrenzwert ermittelt wird und ein serieller Lichtbogen in einem der Lastpfade (7, 9) durch einen Vergleich der Spannungsmesswerte und/oder einer durch die Spannungsmesswerte beschriebenen zeitlichen Änderung der Lastspannungen der Last (5, 6) des Lastpfads (7, 9) mit wenigstens einem Spannungsgrenzwert ermittelt wird, wobei entweder bei Ermittlung eines parallelen Lichtbogens der Energiespeicher (3) von den Lasten (5, 6) getrennt wird oder bei Ermittlung eines seriellen Lichtbogens in einem der Lastpfade (7, 9) die Last (5, 6) dieses Lastpfads (7, 9) abgeschaltet wird.Method for detecting an arcing fault in an electrical circuit arrangement (2), the circuit arrangement (2) having a control device (3), an energy store (4) and a plurality of loads ( 5, 6), wherein the energy store (4) has a current measuring device (12) for determining current measured values describing an energy storage current and the loads (5, 6) each have a voltage measuring device (13, 14) for determining a load voltage at the respective load ( 5, 6) is assigned to descriptive measured voltage values, with the measured current values and the measured voltage values being continuously transmitted to the control device (3), with a parallel arc being generated by comparing the measured current values and/or a change in the energy storage current over time, which is described by the measured current values, with at least one current limit value is determined and a serial arc in one of the load paths (7, 9) by comparing the measured voltage values and/or a change in the load voltages of the load (5, 6) of the load path (7, 9) over time, described by the measured voltage values, with at least one voltage limit value, with either the energy store (3) is disconnected from the loads (5, 6) or when a serial arc is detected in one of the load paths (7, 9), the load (5, 6) of this load path (7, 9) is switched off.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Detektion eines Lichtbogenfehlers in einer elektrischen Schaltungsanordnung, wobei die elektrische Schaltungsanordnung eine Steuereinrichtung, einen Energiespeicher und mehrere mit dem Energiespeicher über jeweils einen Lastpfad verbundene Lasten umfasst. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug.The invention relates to a method for detecting an arcing fault in an electrical circuit arrangement, the electrical circuit arrangement comprising a control device, an energy store and a plurality of loads connected to the energy store via a load path in each case. Furthermore, the invention relates to a motor vehicle.
In einer elektrischen Schaltungsanordnung können ab einem Spannungsniveau von etwa 24 V Lichtbögen entstehen, zum Beispiel wenn Beschädigungen an der Isolierung von Leitungen und/oder weiteren Komponenten der elektrischen Schaltungsanordnung aufgetreten sind. Ein solche Lichtbogen stellt einen Fehlerzustand dar, welcher Komponenten der elektrischen Schaltungsanordnung und/oder in der Umgebung der Schaltungsanordnung beschädigen kann.Arcs can occur in an electrical circuit arrangement from a voltage level of approximately 24 V, for example if damage has occurred to the insulation of lines and/or other components of the electrical circuit arrangement. Such an arc represents a fault condition which can damage components of the electrical circuitry and/or in the vicinity of the circuitry.
Bei Kraftfahrzeugen, welche ein Bordnetz mit einer Spannung von 24 V oder mehr, z. B. von 48 V, aufweisen, werden in der Regel einzelne Leitungsabschnitte des Bordnetzes, bei welchen die Gefahr des Auftretens eines Lichtbogens besteht, in einen sicheren Bereich gelegt. Dies erzeugt einen passiven Schutz, da auf diese Weise das Auftreten von Lichtbögen verhindert oder zumindest erschwert werden kann und/oder bei einem Auftreten von Lichtbögen weitere Beschädigungen an dem Kraftfahrzeug, insbesondere ein Fahrzeugbrand, vermieden werden können.In motor vehicles which have an on-board network with a voltage of 24 V or more, e.g. B. of 48 V, individual line sections of the vehicle electrical system, in which there is a risk of arcing, are usually placed in a safe area. This creates passive protection, since in this way the occurrence of arcs can be prevented or at least made more difficult and/or further damage to the motor vehicle, in particular a vehicle fire, can be avoided if arcs occur.
Zusätzlich oder alternativ zu passiven Schutzmaßnahmen können auch aktive Schutzmaßnahmen eingesetzt werden, welche in der Regel aus zusätzlicher Hardware bestehen, die in das Bordnetz integriert werden muss und welche in einem Fehlerfall, wie dem Auftreten eines Lichtbogens, ein Abschalten des Bordnetzes bewirkt. Diese Hardware benötigt in dem Kraftfahrzeug zusätzlichen Bauraum und erzeugt zusätzliche Kosten bei der Herstellung des Kraftfahrzeugs. Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Verfahren zum Detektieren von Lichtbögen in elektrischen Schaltungen bekannt.In addition or as an alternative to passive protective measures, active protective measures can also be used, which usually consist of additional hardware that has to be integrated into the vehicle electrical system and which, in the event of a fault, such as the occurrence of an electric arc, causes the vehicle electrical system to be switched off. This hardware requires additional installation space in the motor vehicle and generates additional costs when manufacturing the motor vehicle. Various methods for detecting arcs in electrical circuits are known from the prior art.
In
Aus
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Detektion eines Lichtbogenfehlers in einer elektrischen Schaltungsanordnung anzugeben.The invention is based on the object of specifying an improved method for detecting an arcing fault in an electrical circuit arrangement.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass dem Energiespeicher ein Strommessmittel zur Bestimmung von einen Energiespeicherstrom beschreibenden Strommesswerten und den Lasten jeweils ein Spannungsmessmittel zur Bestimmung von eine Lastspannung an der jeweiligen Last beschreibenden Spannungsmesswerten zugeordnet, wobei die Strommesswerte und die Spannungsmesswerte fortlaufend an die Steuereinrichtung über wenigstens eine Kommunikationsverbindung übermittelt werden, wobei ein paralleler Lichtbogen in der elektrischen Schaltungsanordnung durch einen Vergleich der Strommesswerte und/oder einer durch die Strommesswerte beschriebenen zeitlichen Änderung des Energiespeicherstroms mit wenigstens einem Stromgrenzwert ermittelt wird und ein serieller Lichtbogen in einem der Lastpfade durch einen Vergleich der Spannungsmesswerte und/oder einer durch die Spannungsmesswerte beschriebenen zeitlichen Änderung der Lastspannung der Last des Lastpfads mit wenigstens einem der jeweiligen Last zugeordneten Spannungsgrenzwert ermittelt wird, wobei entweder bei Ermittlung des Auftretens eines parallelen Lichtbogens der Energiespeicher von den Lasten getrennt wird oder bei Ermittlung des Auftretens eines seriellen Lichtbogens in einem der Lastpfade die Last dieses Lastpfads abgeschaltet wird.This object is achieved according to the invention in a method of the type mentioned at the outset in that the energy store is assigned a current measuring device for determining current measured values describing an energy store current and the loads are each assigned a voltage measuring device for determining voltage measured values describing a load voltage at the respective load, with the current measured values and the Measured voltage values are transmitted continuously to the control device via at least one communication link, with a parallel arc in the electrical circuit arrangement being determined by comparing the measured current values and/or a change in the energy storage current over time, described by the measured current values, with at least one current limit value, and a serial arc in one of the Load paths by comparing the measured voltage values and/or a change in the load voltage of the load of the La over time described by the measured voltage values stpfads is determined with at least one of the respective load associated voltage limit, either when determining the occurrence of a parallel arc of the energy storage device is separated from the loads or upon determination of the occurrence of a serial arcing in one of the load paths, the load of this load path is switched off.
Die Steuereinrichtung der elektrischen Schaltungsanordnung empfängt Strommesswerte, welche den Energiespeicherstrom beschreiben und von einem dem Energiespeicher zugeordneten Strommessmittel erfasst werden. Für die Lasten, welche über jeweils einen Lastpfad mit dem Energiespeicher verbunden sind und somit einen Teil der elektrischen Schaltungsanordnung bilden, werden jeweils über ein der Last zugeordnetes Spannungsmessmittel Spannungsmesswerte, welche eine an der jeweiligen Last abfallende Spannung beschreiben, bestimmt und an die Steuereinrichtung übermittelt.The control device of the electrical circuit arrangement receives measured current values which describe the energy storage current and are recorded by a current measuring device assigned to the energy storage. For the loads, which are each connected to the energy store via a load path and thus form part of the electrical circuit arrangement, measured voltage values, which describe a voltage drop across the respective load, are determined via a voltage measuring device assigned to the load and transmitted to the control device.
Auf Grundlage eines Vergleichs zwischen den den Batteriestrom beschreibenden Strommesswerten und/oder der durch die Strommesswerte beschriebenen zeitlichen Änderung des Energiespeicherstroms und wenigstens einem Stromgrenzwert wird durch die Steuereinrichtung das Auftreten eines parallelen Lichtbogens in der elektrischen Schaltungsanordnung ermittelt. Je nach Definition des wenigstens einen Stromgrenzwerts kann dies beispielsweise bei einem Überschreiten oder einem Unterschreiten des Stromgrenzwerts durch einen Betrag des Energiespeicherstroms und/oder durch einen Betrag einer zeitlichen Änderung des Energiespeicherstroms erfolgen. Die Strommesswerte können jeweils direkt mit dem Strommesswert verglichen werden oder es können Größen, welche aus wenigstens einem der Strommesswerte, gegebenenfalls unter Berücksichtigung weiterer Messwerte, ermittelt werden, mit einem Stromgrenzwert verglichen werden. Durch zu verschiedenen Zeitpunkten ermittelte Strommesswerte kann eine zeitliche Änderung des Energiespeicherstromes bestimmt werden. Ein paralleler Lichtbogenfehler, also das Auftreten eines parallelen Lichtbogens in der elektrischen Schaltungsanordnung, zeichnet sich in der Regel durch einen sprunghaften Stromanstieg aus. Der Strom wird dabei in der Regel zunächst aus den in der elektrischen Schaltungsanordnung vorhandenen Kapazitäten gespeist und anschließend als ein Teil des Energiespeicherstroms dem Energiespeicher entnommen.Based on a comparison between the measured current values describing the battery current and/or the change in the energy storage current over time described by the measured current values and at least one current limit value, the control device determines the occurrence of a parallel arc in the electrical circuit arrangement. Depending on the definition of the at least one current limit value, this can occur, for example, when the current limit value is exceeded or not reached by an amount of the energy storage current and/or by an amount of a change in the energy storage current over time. The measured current values can in each case be compared directly with the measured current value, or variables which are determined from at least one of the measured current values, possibly taking into account other measured values, can be compared with a current limit value. A change in the energy storage current over time can be determined by current measurement values determined at different points in time. A parallel arcing fault, ie the occurrence of a parallel arcing in the electrical circuit arrangement, is usually characterized by a sudden increase in current. The current is generally first fed from the capacitances present in the electrical circuit arrangement and then drawn from the energy store as part of the energy store current.
Zur Detektion eines seriellen Lichtbogens vergleicht die Steuereinrichtung für die einzelnen Lasten jeweils die Spannungsmesswerte und/oder die durch die Spannungsmesswerte beschriebenen zeitlichen Änderungen der Lastspannungen mit wenigstens einem Spannungsgrenzwert. Je nach Definition des wenigstens einen Spannungsgrenzwerts kann die Ermittlung eines seriellen Lichtbogens in einer Last und/oder in einem Lastpfad einer Last beispielsweise bei einem Überschreiten oder einem Unterschreiten des Spannungsgrenzwerts durch einen Betrag des Lastspannung und/oder durch einen Betrag einer zeitlichen Änderung des Lastspannung erfolgen. Die Spannungsmesswerte können jeweils direkt mit einem Spannungsgrenzwert verglichen werden oder es können Größen, welche aus einem oder mehreren der Spannungsmesswerte, gegebenenfalls unter Berücksichtigung weiterer Messwerte, ermittelt werden, mit einem Spannungsgrenzwert verglichen werden. Dabei ist es möglich, dass eine solche Größe aus einem oder mehreren Spannungsmesswerten, welche die Lastspannung an einer der Last beschreiben, ermittelt wird. Es ist auch möglich, dass eine solche Größe aus mehreren Spannungsmesswerten, welche jeweils eine Lastspannung an verschiedenen der Lasten beschreiben, ermittelt wird. Durch zu verschiedenen Zeitpunkten ermittelte Spannungsmesswerte der Lastspannung einer Last kann eine zeitliche Änderung der Lastspannung bestimmt werden.To detect a serial arc, the control device for the individual loads in each case compares the measured voltage values and/or the changes in the load voltages over time described by the measured voltage values with at least one voltage limit value. Depending on the definition of the at least one voltage limit value, a serial arcing in a load and/or in a load path of a load can be determined, for example, when the voltage limit value is exceeded or not reached by an amount of the load voltage and/or by an amount of a change in the load voltage over time . The measured voltage values can in each case be compared directly with a voltage limit value, or variables which are determined from one or more of the measured voltage values, possibly taking into account other measured values, can be compared with a voltage limit value. In this case, it is possible for such a variable to be determined from one or more measured voltage values which describe the load voltage at one of the loads. It is also possible for such a variable to be determined from a number of measured voltage values, each of which describes a load voltage at various of the loads. A change in the load voltage over time can be determined by voltage measurement values of the load voltage of a load determined at different points in time.
Wenn ein Parallellichtbogen in der elektrischen Schaltung ermittelt wird, so wird der Energiespeicher von den Lasten getrennt. Dazu kann beispielsweise eine dem Energiespeicher zugeordnete Schalteinrichtung, beispielsweise eine Battery-Junction-Box (BJB), derart angesteuert werden, dass eine elektrische Verbindung des Energiespeichers zu den mehreren Lasten unterbrochen wird. Auf diese Weise wird der Energiespeicher von den weiteren Komponenten, insbesondere allen Lasten, der elektrischen Schaltungsanordnung getrennt, so dass sich ein in der elektrischen Schaltungsanordnung entstandener Parallellichtbogen abbaut.If a parallel arc is detected in the electrical circuit, the energy store is separated from the loads. For this purpose, for example, a switching device assigned to the energy store, for example a battery junction box (BJB), can be controlled in such a way that an electrical connection of the energy store to the multiple loads is interrupted. In this way, the energy store is separated from the other components, in particular all loads, of the electrical circuit arrangement, so that a parallel arc that has arisen in the electrical circuit arrangement is dissipated.
Bei Detektion eines seriellen Lichtbogens kann aufgrund der jeweils für die einzelnen Lasten ausgewerteten Spannungsmesswerte die Last bzw. der Lastpfad, in dem der serielle Lichtbogen auftritt, ermittelt werden. Ein Abschalten der jeweiligen Last bewirkt, dass sich der serielle Lastbogen in der Last bzw. dem entsprechenden Lastpfad aufgrund der Unterbrechung des Stromkreises in dem Lastpfad abbaut. Weitere Lasten, in denen kein serieller Lichtbogen aufgetreten ist, sind weiter mit dem Energiespeicher verbunden und können somit nach dem Abschalten einer der Lasten aufgrund des seriellen Lichtbogens vorteilhaft weiterbetrieben werden.When a serial arc is detected, the load or the load path in which the serial arc occurs can be determined on the basis of the measured voltage values evaluated for the individual loads. Switching off the respective load causes the serial load arc in the load or the corresponding load path to dissipate due to the interruption of the circuit in the load path. Other loads in which no serial arcing has occurred are still connected to the energy storage device and can therefore advantageously continue to be operated after one of the loads has been switched off due to the serial arcing.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist weiterhin den Vorteil auf, dass insbesondere in einer als Bordnetz eines Kraftfahrzeugs ausgebildeten elektrischen Schaltungsanordnung die Detektion der parallelen Lichtbögen und der seriellen Lichtbögen anhand von Messwerten erfolgen kann, welche in einem Kraftfahrzeug bereits zur Verwendung in anderen Funktionen ermittelt werden. Durch die Möglichkeit, diese Messwerte an die Steuereinrichtung zu übermitteln, kann die Detektion des Lichtbogenfehlers durch eine Steuereinrichtung, welche auch weitere Aufgaben innerhalb des Kraftfahrzeugs wahrnehmen kann, erfolgen. Da in einem Kraftfahrzeugbordnetz in der Regel sowohl eine Schalteinrichtung zum Trennen des Energiespeichers von den mit dem Energiespeicher verbundenen Lasten als auch Schalteinrichtungen zum Zuschalten bzw. Abschalten einzelner Lasten des Bordnetzes vorhanden sind, kann durch das erfindungsgemäße Verfahren eine Detektion von auftretenden Lichtbogenfehlern ohne zusätzlichen Hardwareaufwand vorgenommen werden. Dadurch kann vorteilhaft auf zusätzliche Hardwarebausteine, beispielsweise auf zusätzliche Sensoren, Schalter oder Ähnliches, verzichtet werden.The method according to the invention also has the advantage that the parallel arcs and the serial arcs can be detected in particular in an electrical circuit configured as an on-board network of a motor vehicle using measured values which are already determined in a motor vehicle for use in other functions. Due to the possibility of transmitting these measured values to the control device, the detection of the arcing fault can be carried out by a control device which can also perform other tasks within the motor vehicle. Since a motor vehicle electrical system usually has both a switching device for separating the energy store from the loads connected to the energy store and switching devices for connecting and disconnecting individual loads of the vehicle electrical system, the method according to the invention can be used to detect arcing faults that occur without additional hardware expense will. As a result, additional hardware modules, for example additional sensors, switches or the like, can advantageously be dispensed with.
Durch die Steuereinrichtung kann bei Auftreten eines parallelen Lichtbogens die dem Energiespeicher zugeordnete Schalteinrichtung zum Trennen des Energiespeichers von den Lasten angesteuert werden. Bei Auftreten des seriellen Lichtbogens kann eine Ansteuerung der Last bzw. einer der Last zugeordneten Schalteinrichtung erfolgen, um die Last abzuschalten. Bei Auftreten sowohl eines parallelen Lichtbogens als auch eines seriellen Lichtbogens kann nur das Trennen des Energiespeichers von den Lasten erfolgen, da dies auch zum Abbau des seriellen Lichtbogens in dem Leistungspfad führt. Es ist jedoch möglich, dass in diesem Fall trotzdem ein Abschalten der Last bzw. ein Öffnen einer der Last zugeordneten Schalteinrichtung vorgenommen wird.When a parallel arc occurs, the control device can actuate the switching device assigned to the energy store to separate the energy store from the loads. When the serial arc occurs, the load or a switching device assigned to the load can be activated in order to switch off the load. If both a parallel arc and a serial arc occur, the energy store can only be separated from the loads, since this also leads to the serial arc in the power path being eliminated. It is possible, however, that in this case the load is switched off or a switching device assigned to the load is opened.
Der Vergleich der Strommesswerte und/oder der durch die Strommesswerte beschriebenen zeitlichen Änderung des Energiespeicherstroms kann mit einem oder mehreren Stromgrenzwerten erfolgen. Auf diese Weise können verschiedene Kriterien, welche jeweils das Überschreiten oder Unterschreiten eines Stromgrenzwerts beinhalten, zur Detektion des parallelen Lichtbogens verwendet werden. Die einzelnen Vergleiche mit den Stromgrenzwerten stellen jeweils Kriterien bzw. Bedingungen dar, welche jeweils notwendige oder hinreichende Bedingungen für ein Trennen des Energiespeichers darstellen können. Bei der Verwendung der Abweichungen von mehreren Stromgrenzwerten als jeweils hinreichende Bedingungen können somit mehrere verschiedene Stromgrenzwerte verwendet werden, welche, wenn sie überschritten oder unterschritten werden, jeweils auf das Entstehen eines parallelen Lichtbogens hindeuten und somit das Abtrennen des Energiespeichers von den Lasten zur Folge haben. Beim Verwenden von ein oder mehreren Stromgrenzwerten als notwendige Bedingungen kann eine Plausibilisierung erfolgen, so dass ein Abtrennen des Energiespeichers von den Lasten nur erfolgt, wenn mehrere der Stromgrenzwerte überschritten bzw. unterschritten werden.The comparison of the measured current values and/or the change in the energy storage current over time described by the measured current values can take place with one or more current limit values. In this way, various criteria, each of which includes exceeding or falling below a current limit value, can be used to detect the parallel arc. The individual comparisons with the current limit values each represent criteria or conditions which can represent necessary or sufficient conditions for disconnecting the energy store. When using the deviations from several current limit values as sufficient conditions in each case, several different current limit values can be used which, if they are exceeded or not reached, indicate the occurrence of a parallel arc and thus result in the disconnection of the energy storage device from the loads. When using one or more current limit values as necessary conditions, a plausibility check can be carried out, so that the energy store is disconnected from the loads only if a number of the current limit values are exceeded or not reached.
Entsprechend gilt dies auch für die die jeweils eine Lastspannung beschreibenden Spannungsmesswerte bzw. die zeitlichen Änderungen der Lastspannungen der jeweiligen Lasten. Auch bei diesen können die Kriterien bzw. Bedingungen, welche jeweils durch das Überschreiten oder Unterschreiten eines Spannungsgrenzwerts dargestellt werden, jeweils hinreichende oder notwendige Bedingungen sein. Auf diese Weise können entweder mehrere Spannungsgrenzwerte definiert werden, welche jeweils auf das Entstehen eines seriellen Lichtbogens hindeuten und somit ein Abschalten der Last bewirken.Correspondingly, this also applies to the measured voltage values describing a load voltage or the changes over time in the load voltages of the respective loads. With these, too, the criteria or conditions, which are represented by exceeding or falling below a voltage limit value, can be sufficient or necessary conditions in each case. In this way, either several voltage limit values can be defined, each of which indicates the occurrence of a serial arc and thus causes the load to be switched off.
Bei mehreren Spannungsgrenzwerten können diese oder zumindest ein Teil der Spannungsgrenzwerte auch notwendige Bedingungen darstellen, so dass ein serieller Lichtbogen nur detektiert wird, wenn diese Spannungsgrenzwerte alle überschritten oder unterschritten werden. Auf diese Weise ist es möglich, eine Plausibilisierung zu erzeugen, so dass mehrere Spannungsgrenzwerte vorgegeben werden, welche jeweils durch die Spannungsmesswerte und/oder durch die zeitliche Änderung der Lastspannungen überschritten oder unterschritten werden müssen, um auf das Vorliegen eines seriellen Lichtbogens hinzudeuten und somit ein Abschalten der Last zu bewirken. Dies ermöglicht eine Plausibilisierung der einzelnen Messwerte und erhöht die Robustheit des Verfahrens, indem Fehlabschaltungen aufgrund eines temporären Überschreitens bzw. Unterschreitens eines der Spannungsgrenzwerte in Folge eines nicht auf das Entstehen eines Lichtbogens zurückführenden Effekts vermieden werden.In the case of several voltage limit values, these or at least some of the voltage limit values can also represent necessary conditions, so that a serial arc is only detected if these voltage limit values are all exceeded or fallen below. In this way, it is possible to generate a plausibility check so that several voltage limit values are specified, which must be exceeded or fallen below by the measured voltage values and/or by the change in the load voltages over time in order to indicate the presence of a serial arc and thus a to switch off the load. This enables a plausibility check of the individual measured values and increases the robustness of the method by avoiding faulty shutdowns due to a temporary exceeding or falling below one of the voltage limit values as a result of an effect not attributable to the occurrence of an arc.
Die bei den jeweiligen Vergleichen verwendeten Stromgrenzwerte und Spannungsgrenzwerte können zum Beispiel anhand von bekannten Verbraucherlastprofilen ermittelt werden. Beispielsweise können jeweils maximal in einem Normalbetrieb der elektrischen Schaltung auftretende Energiespeicherströme, Lastspannungen und/oder deren zeitliche Änderungen durch Rechnung und/oder durch Messung bestimmt werden, so dass die Grenzwerte jeweils derart gewählt werden können, dass sie in dem Normalbetrieb nicht überschritten werden. Die verwendeten Stromgrenzwerte und/oder die verwendeten Spannungsgrenzwerte können je nach Art der elektrischen Schaltungsanordnung bzw. je nach Art des Energiespeichers und der Lasten der elektrischen Schaltungsanordnung bestimmt werden und zum Beispiel in der Steuereinrichtung hinterlegt werden.The current limit values and voltage limit values used in the respective comparisons can be determined, for example, using known consumer load profiles. For example, the maximum energy storage currents, load voltages and/or changes over time that occur in normal operation of the electrical circuit can be determined by calculation and/or by measurement, so that the limit values can be selected in such a way that they are not exceeded in normal operation. The current limit values used and/or the voltage limit values used can be determined depending on the type of electrical circuit arrangement or depending on the type of energy store and the loads of the electrical circuit arrangement and can be stored in the control device, for example.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass als Strommesswerte jeweils einem Zeitintervall zugeordnete Mittelwerte des Energiespeicherstroms, welche ein Maß für den gesamten Stromfluss in dem Zeitintervall darstellen, verwendet werden, wobei eine zeitliche Änderung der Mittelwerte mit einem Mittelwertgrenzwert als Stromgrenzwert verglichen wird. Das Zeitintervall kann dabei eine Länge zwischen 1 ms und 100 ms, insbesondere zwischen 5 ms und 50 ms, bevorzugt von 10 ms aufweisen. Ein Mittelwert des Energiespeicherstroms in diesem Zeitintervall kann als ein Strommesswert verwendet werden, wobei der Mittelwert mit einem Mittelwertgrenzwert als Stromgrenzwert verglichen wird. Der Mittelwert kann dabei beispielsweise ein durch ein Verrechnen und/oder Filtern mehrerer einzelner Messwerte des Strommessmittels ermittelt werden. Der Mittelwert kann beispielsweise als ein Strommesswert über die Kommunikationsverbindung von dem dem Energiespeicher zugeordneten Strommessmittel an die Steuereinrichtung übermittelt werden. Durch die Steuereinrichtung kann anschließend ein Vergleich eines übermittelten Mittelwerts mit dem z. B. in der Steuereinrichtung hinterlegten Mittelwertgrenzwert erfolgen, wobei bei einem Überschreiten des Mittelwertgrenzwerts durch den Mittelwert des Energiespeicherstroms ein paralleler Lichtbogen erkannt wird.According to the invention, it can be provided that mean values of the energy storage current assigned to a time interval, which represent a measure of the total current flow in the time interval, are used as measured current values, a change in the mean values over time being compared with a mean value limit value as the current limit value. The time interval can have a length between 1 ms and 100 ms, in particular between 5 ms and 50 ms, preferably 10 ms. An average value of the energy storage current in this time interval can be used as a current measurement value, with the average value being compared to an average limit value as the current limit value. In this case, the mean value can be determined, for example, by calculating and/or filtering a number of individual measured values of the current measuring device. The mean value can be transmitted to the control device, for example, as a measured current value via the communication link from the current measuring device assigned to the energy store. The control device can then compare a transmitted mean value with the z. B. in the control device stored mean value limit, a parallel arc being detected when the mean value limit is exceeded by the mean value of the energy storage current.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass als Strommesswerte jeweils einem Zeitintervall zugeordnete Maximalwerte des Energiespeicherstroms, welche ein Betragsmaximum des Energiespeicherstroms innerhalb des Zeitintervalls beschreiben, verwendet werden, wobei eine zeitliche Änderung der Maximalwerte mit einem Maximalwertgrenzwert als Stromgrenzwert verglichen wird. Das Zeitintervall, in dem der Maximalwert des Energiespeicherstroms angegeben wird, kann insbesondere dem Zeitintervall entsprechen, für das ein Mittelwert als Strommesswert verglichen wird. Ein Vergleich des jeweils einem Zeitintervall zugeordneten Maximalwerts erfolgt mit einem beispielsweise in der Steuereinrichtung hinterlegten Maximalgrenzwert, wobei bei Überschreiten des Maximalgrenzwerts durch das Betragsmaximum des Energiespeicherstroms in dem Zeitintervall auf das Vorliegen eines parallelen Lichtbogens geschlossen werden kann.In a preferred embodiment of the invention, it can be provided that maximum values of the energy storage current assigned to a time interval, which describe a maximum amount of the energy storage current within the time interval, are used as measured current values, with a change in the maximum values over time being compared to a maximum value limit value as the current limit value. The time interval in which the maximum value of the energy storage current is specified can correspond in particular to the time interval for which an average value is compared as the current measurement value. The maximum value assigned to a time interval is compared with a maximum limit value stored in the control device, for example. If the maximum limit value is exceeded by the maximum amount of the energy storage current in the time interval, it can be concluded that a parallel arc is present.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass als Strommesswerte jeweils einem Zeitintervall zugeordnete Mittelwerte des Energiespeicherstroms, welche ein Maß für den gesamten Stromfluss in dem Zeitintervall darstellen, und dem Zeitintervall zugeordnete Maximalwerte des Energiespeicherstroms, welche ein Betragsmaximum des Energiespeicherstroms innerhalb des Zeitintervalls beschreiben, verwendet werden, wobei jeweils eine Differenz zwischen dem Mittelwert und dem Maximalwert eines Zeitintervalls mit einem Differenzgrenzwert als Stromgrenzwert verglichen wird. Dies ermöglicht es, eine Abweichung des Betragsmaximums des Energiespeicherstroms von dem zeitlichen Mittelwert des Energiespeicherstroms in dem Zeitintervall, für das der Mittelwert bzw. das Betragsmaximum bestimmt worden ist, zu ermitteln. Diese Differenz kann mit einem beispielsweise in der Steuereinrichtung hinterlegten Differenzgrenzwert verglichen werden, um das Auftreten eines parallelen Lichtbogens zu ermitteln.According to the invention, it can be provided that mean values of the energy storage current assigned to a time interval, which represent a measure of the entire current flow in the time interval, and maximum values of the energy storage current assigned to the time interval, which describe a maximum amount of the energy storage current within the time interval, are used as current measurement values, wherein in each case a difference between the mean value and the maximum value of a time interval is compared with a difference limit value as the current limit value. This makes it possible to determine a deviation of the absolute value maximum of the energy storage current from the time mean value of the energy storage current in the time interval for which the mean value or the absolute value maximum was determined. This difference can be compared with a difference limit value stored in the control device, for example, in order to determine the occurrence of a parallel arc.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Energiespeicher von den Lasten getrennt wird, wenn wenigstens einer der Stromgrenzwerte überschritten wird. Als Stromgrenzwerte können dabei insbesondere der vorangehend beschriebene Mittelwertgrenzwert, der vorangehend beschriebene Maximalgrenzwert und der vorangehend beschriebene Differenzgrenzwert verwendet werden. Eine Detektion eines parallelen Lichtbogens bzw. ein Trennen des Energiespeichers von den Lasten erfolgt, wenn wenigstens einer der Stromgrenzwerte überschritten wird. Dies ermöglicht es vorteilhaft, ein Abtrennen des Energiespeichers von den Lasten vorzunehmen, sobald ein Kriterium zum Ermitteln einen parallelen Lichtbogens bzw. eine zum Ermitteln des Auftretens eines parallelen Lichtbogens verwendete Bedingung, also das Überschreiten wenigstens eines der Stromgrenzwerte, erfüllt ist.In a preferred embodiment of the invention, it can be provided that the energy store is disconnected from the loads when at least one of the current limit values is exceeded. In particular, the above-described average value limit, the above-described maximum limit value and the above-described difference limit value can be used as current limit values. A parallel arc is detected or the energy store is separated from the loads when at least one of the current limit values is exceeded. This advantageously makes it possible to disconnect the energy store from the loads as soon as a criterion for determining a parallel arc or a condition used for determining the occurrence of a parallel arc is met, ie exceeding at least one of the current limit values.
Für die Kommunikationsverbindung kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass sie ein Datenbus ist, wobei das Zeitintervall der Zeit zwischen zwei Übermittlungszeitfenstern, in denen das Strommessmittel wenigstens einen Strommesswert an die Steuereinrichtung sendet, entspricht. Über die als Datenbus ausgebildete Kommunikationsverbindung können neben den Strommesswerten auch die Spannungsmesswerte von den Lasten an die Steuereinrichtung übermittelt werden. Die Übermittlung der Messwerte kann bei einer Ausbildung der Kommunikationsverbindung als Datenbus einzeln oder gebündelt in jeweiligen Übermittlungszeitfenstern an die Steuereinrichtung erfolgen. Durch die Steuereinrichtung wird bei Empfang der Strommesswerte und/oder der Spannungsmesswerte jeweils ermittelt, ob ein paralleler Lichtbogen und/oder ein serieller Lichtbogen vorliegt und gegebenenfalls bei Vorliegen eines parallelen Lichtbogens ein Abtrennen des Energiespeichers bzw. bei Vorliegen eines seriellen Lichtbogens ein Abschalten der jeweiligen Last, in deren Lastpfad der serielle Lichtbogen aufgetreten ist, vorgenommen werden. Das gebündelte Übermitteln mehrerer Strommesswerte oder Spannungsmesswerte innerhalb eines Übermittlungszeitfensters kann insbesondere dann erfolgen, wenn eine Frequenz bzw. eine Abtastrate, mit der die Strommesswerte bzw. die Spannungsmesswerte ermittelt werden, höher ist als die Frequenz, mit der das Strommessmittel bzw. das Spannungsmessmittel die jeweiligen Messwerte über die Kommunikationsverbindung an die Steuereinrichtung übermittelt.According to the invention, the communication link can be a data bus, with the time interval corresponding to the time between two transmission time windows in which the current measuring means sends at least one current measurement value to the control device. In addition to the measured current values, the measured voltage values can also be transmitted from the loads to the control device via the communication connection designed as a data bus. If the communication link is designed as a data bus, the measured values can be transmitted individually or bundled in the respective transmission time windows to the control device. Upon receipt of the measured current values and/or the measured voltage values, the control device determines whether a parallel arc and/or a serial arc is present and, if a parallel arc is present, disconnects the energy store or, if a serial arc is present, switches off the respective load , in whose load path the serial arcing occurred. The bundled transmission of several measured current values or measured voltage values within a transmission time window can take place in particular if a frequency or a sampling rate with which the measured current values or measured voltage values are determined is higher than the frequency with which the current measuring device or the voltage measuring device calculates the respective Measured values transmitted to the control device via the communication link.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass für die Lasten jeweils eine Referenzdifferenzspannung zwischen einem Spannungsmesswert der Last und einem Referenzspannungswert einer Referenzspannungsquelle, insbesondere einer Spannung des Energiespeichers, ermittelt wird, wobei die Referenzdifferenzspannung mit einem der jeweiligen Last zugeordneten Referenzdifferenzgrenzwert als Spannungsgrenzwert verglichen wird. Für die mit dem Energiespeicher verbundenen Lasten kann jeweils eine Referenzdifferenzspannung ermittelt werden, wobei diese die Differenz zwischen der von dem Spannungswert der Last beschriebenen Lastspannung und einem Referenzspannungswert darstellen kann.According to the invention, it can be provided that a reference differential voltage between a measured voltage value of the load and a reference voltage value of a reference voltage source, in particular a voltage of the energy store, is determined for the loads, the reference differential voltage being compared with a reference differential limit value assigned to the respective load as the voltage limit value. A reference differential voltage can be determined for each of the loads connected to the energy store, and this can represent the difference between the load voltage described by the voltage value of the load and a reference voltage value.
Als Referenzspannungswert kann die Spannung einer Referenzspannungsquelle verwendet werden, wobei als Referenzspannungsquelle insbesondere der Energiespeicher verwendet werden kann. Die auf diese Weise zum Beispiel durch eine Messung ermittelte Referenzdifferenzspannung kann mit einem der jeweiligen Last zugeordneten Referenzdifferenzgrenzwert als Spannungsgrenzwert verglichen werden. Das Überschreiten oder Unterschreiten des Referenzdifferenzgrenzwerts durch die Referenzspannung kann dabei als notwendige oder hinreichende Bedingung für das Ermitteln des Auftretens eines seriellen Lichtbogens in dem Lastpfad der jeweiligen Last, für die der Referenzspannungswert ermittelt wird, darstellen. Durch den Vergleich mit der Referenzspannungsquelle kann auf ein Fehlerbild, welches das Auftreten eines Fehlers wie eines seriellen Lichtbogens in dem Lastpfad der Last zurückzuführen ist, geschlossen werden.The voltage of a reference voltage source can be used as the reference voltage value, it being possible in particular for the energy store to be used as the reference voltage source. The reference differential voltage determined in this way, for example by a measurement, can be compared with a reference differential limit value assigned to the respective load as a voltage limit value. The fact that the reference voltage exceeds or falls below the reference difference limit value can represent a necessary or sufficient condition for determining the occurrence of a serial arc in the load path of the respective load for which the reference voltage value is determined. By comparing with the reference voltage source, an error pattern can be inferred, which can be attributed to the occurrence of an error such as a serial arc in the load path of the load.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass für die Lasten jeweils wenigstens eine Lastdifferenzspannung zwischen einem Spannungsmesswert und wenigstens einem Spannungsmesswert wenigstens einer weiteren der Lasten ermittelt wird, wobei die Lastdifferenzspannung mit einem der jeweiligen Last zugeordneten Lastdifferenzgrenzwert als Spannungsgrenzwert verglichen wird. Die Lastdifferenzspannung ist dabei die Differenz zwischen der durch den Spannungswert der Last beschriebenen Lastspannung und einem Spannungswert einer weiteren der Lasten, welche die Lastspannung an der weiteren der Last beschreibt. Die Lastdifferenzspannung wird mit einem beispielsweise in der Steuereinrichtung hinterlegten Spannungsgrenzwert verglichen, wobei bei einem Überschreiten oder einem Unterschreiten des Spannungsgrenzwerts eine notwendige oder hinreichende Bedingung zur Ermittlung eines seriellen Lichtbogens als erfüllt angesehen wird. Jeder der Lasten der elektrischen Schaltungsanordnung kann dabei ein eigener Lastdifferenzgrenzwert zugeordnet sein. Einer Last können auch mehrere Lastdifferenzgrenzwerte, welche jeweils verschiedenen weiteren Lasten zugeordnet sind und welche für in Bezug zu den jeweiligen weiteren Lasten ermittelten Lastdifferenzspannungen verwendet werden, zugeordnet sein.In a preferred embodiment of the invention, it can be provided that at least one load difference voltage between a measured voltage value and at least one measured voltage value of at least one other load is determined for the loads, the load difference voltage being compared with a load difference limit value assigned to the respective load as the voltage limit value. The load differential voltage is the difference between the load voltage described by the voltage value of the load and a voltage value of another of the loads, which describes the load voltage at the other of the loads. The load difference voltage is compared with a voltage limit value stored in the control device, for example, with a necessary or sufficient condition for determining a serial arc being considered to be met if the voltage limit value is exceeded or not reached. In this case, each of the loads of the electrical circuit arrangement can be assigned its own load difference limit value. A load can also be assigned a plurality of load difference limit values, which are each assigned to different additional loads and which are used for load differential voltages determined in relation to the respective additional loads.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass für die Lasten jeweils die zeitliche Änderung der Lastspannung mit einem der jeweiligen Last zugeordneten Lastspannungsgrenzwert verglichen wird, wobei die Lasten jeweils abgeschaltet werden, wenn der Referenzdifferenzgrenzwert, der Lastdifferenzgrenzwert und der Lastspannungsgrenzwert jeweils überschritten werden. Auf diese Weise werden das Überschreiten bzw. Unterschreiten des Lastspannungsgrenzwerts, des Lastdifferenzgrenzwerts und des Referenzdifferenzgrenzwerts jeweils als notwendige Bedingungen für das Ermitteln des Auftretens eines seriellen Lichtbogens bzw. für das Abschalten der jeweiligen Last betrachtet. Auf diese Weise ist es möglich, die einzelnen Spannungsmesswerte bzw. die aus den Spannungsmesswerten abgeleiteten Werte für die Referenzdifferenzspannung bzw. die Lastdifferenzspannung und/oder die aus den Spannungsmesswerten abgeleitete Änderung der Lastspannung jeweils untereinander zu plausibilisieren. Auf diese Weise kann vorteilhaft vermieden werden, dass es aufgrund eines einzelnen Überschreitens eines der verwendeten Spannungsgrenzwerte bereits zu einem Abschalten der Last kommt. Das Auswerten der zeitlichen Änderung der Lastspannung kann dabei als ein Kriterium für das Auftreten eines Lichtbogens herangezogen werden, da in einem Lichtbogenfehlerfall stets eine hohe Spannungsänderung, insbesondere eine hohe Änderung des Betrags der Lastspannung, entsteht.According to the invention, it can be provided that the change in the load voltage over time is compared with a load voltage limit value assigned to the respective load, with the loads being switched off in each case when the reference difference limit value, the load difference limit value and the load voltage limit value are each exceeded. In this way, exceeding or falling below the load voltage limit value, the load difference limit value and the reference difference limit value are each regarded as necessary conditions for determining the occurrence of a serial arc or for switching off the respective load. In this way it is possible to check the plausibility of the individual measured voltage values or the values derived from the measured voltage values for the reference differential voltage or the differential load voltage and/or the change in the load voltage derived from the measured voltage values. In this way, it can advantageously be avoided that the load is already switched off as a result of a single exceeding of one of the voltage limit values used. The evaluation of the change in the load voltage over time can be used as a criterion for the occurrence of an arc, since there is always a large change in voltage, in particular a large change in the amount of the load voltage, in the event of an arcing fault.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass ein serieller Lichtbogen ermittelt wird, wenn der wenigstens eine Spannungsgrenzwert für eine vorgegebene Zeitdauer und/oder für eine vorgegebene Anzahl von zeitlich aufeinanderfolgenden Spannungsmesswerten überschritten wird. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass aufgrund von nur kurzzeitig auftretenden und nicht durch einen seriellen Lichtbogen verursachten Spannungsspitzen in einer der Lastspannungen das Auftreten eines seriellen Lichtbogens ermittelt wird.According to the invention, provision can be made for a serial arc to be determined if the at least one voltage limit value is exceeded for a predefined period of time and/or for a predefined number of consecutive voltage measurement values. In this way it is possible to prevent the occurrence of a serial arc from being determined on the basis of voltage peaks in one of the load voltages which occur only briefly and are not caused by a serial arc.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Strommesswerte von dem Strommessmittel und/oder die Spannungsmesswerte von den Spannungsmessmitteln mit einer Frequenz zwischen 50 Hz und 20 KHz, insbesondere zwischen 100 Hz und 10 KHz, ermittelt werden. Die Frequenz, mit der das Strommessmittel die Strommesswerte und/oder die Spannungsmittel die jeweiligen Spannungsmesswerte ermitteln, kann zum Beispiel jeweils 1 kHz betragen. Diese Frequenz kann insbesondere höher sein als die Übertragungsfrequenz, mit der von dem Strommessmittel bzw. den Spannungsmessmitteln die jeweiligen Messwerte über die Kommunikationsverbindung an die Steuereinrichtung übermittelt werden. In diesem Fall kann vorgesehen sein, dass in einer über die Kommunikationsverbindung übermittelten Nachricht mehrere, in einem dem Übertragungszeitintervall auf der Kommunikationsverbindung entsprechenden Zeitintervall ermittelte Messwerte über die Kommunikationsverbindung übertragen werden. Dabei kann insbesondere durch die Steuereinrichtung nach Empfang der jeweiligen Strommesswerte und/oder Spannungsmesswerte der jeweilige Vergleich mit den Stromgrenzwerten und/oder den Spannungsgrenzwerten vorgenommen werden. Dazu können zum Beispiel auch aus den Strommesswerten und den Spannungsmesswerten abgeleitete bzw. errechnete Größen, wie zum Beispiel die Differenz zwischen einem Mittelwert und einem Maximalwert des Energiespeicherstroms, eine Referenzdifferenzspannung und/oder eine Lastdifferenzspannung durch die Steuereinrichtung ermittelt werden. Es ist auch möglich, dass die Übertragungsfrequenz, mit der von dem Strommessmittel bzw. den Spannungsmessmitteln die jeweiligen Messwerte über die Kommunikationsverbindung an die Steuereinrichtung übermittelt werden, an die Abtastrate bzw. die Messfrequenz des Strommessmittels und/oder der Spannungsmessmittel angepasst wird.In a preferred embodiment of the invention it can be provided that the measured current values are determined by the current measuring means and/or the measured voltage values by the voltage measuring means with a frequency between 50 Hz and 20 KHz, in particular between 100 Hz and 10 KHz. The frequency with which the current measuring means determine the current measured values and/or the voltage means determine the respective voltage measured values can be 1 kHz in each case, for example. This frequency can in particular be higher than the transmission frequency with which the current measuring means or the Voltage measuring means, the respective measured values are transmitted to the control device via the communication link. In this case, it can be provided that in a message transmitted via the communication connection, several measured values determined in a time interval corresponding to the transmission time interval on the communication connection are transmitted via the communication connection. In this case, the respective comparison with the current limit values and/or the voltage limit values can be carried out in particular by the control device after receiving the respective measured current values and/or measured voltage values. For this purpose, for example, variables derived or calculated from the measured current values and the measured voltage values, such as the difference between a mean value and a maximum value of the energy storage current, a reference differential voltage and/or a load differential voltage can be determined by the control device. It is also possible that the transmission frequency, with which the respective measured values are transmitted from the current measuring device or the voltage measuring device to the control device via the communication link, is adapted to the sampling rate or the measuring frequency of the current measuring device and/or the voltage measuring device.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die Spannungsmesswerte jeweils zu zumindest teilweise unterschiedlichen Zeitpunkten über die Kommunikationsverbindung übermittelt werden, wobei durch die Steuereinrichtung eine Synchronisation der Spannungsmesswerte erfolgt. Bei einer Kommunikationsverbindung, welche zum Übermitteln von Daten mittels zeitlich nacheinander zur Verfügung stehender Sendezeitfenster ermöglicht, kann es erforderlich sein, die von verschiedenen Komponenten, insbesondere von verschiedenen Lasten und/oder einer Referenzspannungsquelle, übermittelten Spannungsmesswerte zu synchronisieren, beispielsweise um, wie vorangehend beschrieben wurde, eine Lastdifferenzspannung zwischen einem Spannungsmesswert der Last und einem dem Zeitpunkt der Ermittlung des Spannungsmesswerts der Last zugeordneten Spannungsmesswert der weiteren Last zu ermöglichen. Entsprechend kann dies auch bei Ermittlung der Referenzdifferenzspannung auftreten, bei dem der Spannungsmesswert der Last zu einem an einem entsprechenden Zeitpunkt ermittelten Referenzspannungswert durch Bildung der Referenzdifferenzspannung verglichen wird.According to the invention, it can be provided that the measured voltage values are transmitted via the communication link at at least partially different points in time, the measured voltage values being synchronized by the control device. In the case of a communication connection which enables the transmission of data using transmission time windows that are available one after the other, it may be necessary to synchronize the measured voltage values transmitted by different components, in particular by different loads and/or a reference voltage source, for example in order, as described above to enable a load differential voltage between a measured voltage value of the load and a measured voltage value of the further load associated with the time of determination of the measured voltage value of the load. Correspondingly, this can also occur when determining the reference differential voltage, in which the measured voltage value of the load is compared to a reference voltage value determined at a corresponding point in time by forming the reference differential voltage.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass eine Steuereinrichtung, welches auch zur Steuerung eines Energieflusses zwischen dem Energiespeicher und wenigstens einer der Lasten ausgebildet ist, verwendet wird. Dies ermöglicht vorteilhaft, das Verfahren zur Ermittlung des Lichtbogenfehlers in einer Steuereinrichtung auszubilden, welches die zur Detektion der Lichtbogen verwendeten Messwerte ohnehin empfängt und verarbeitet. Insbesondere in einer Steuereinrichtung, welche für ein zentrales Energiemanagement ausgebildet ist und daher als Energiemanagementkoordinator bezeichnet werden kann, liegen die auch zur Detektion der Lichtbogenfehler verwendeten Messwerte vor, da diese zur Steuerung eines Leistungsflusses in der elektrischen Schaltungsanordnung bzw. in dem Bordnetz des Kraftfahrzeugs erforderlich sind. Auf diese Weise kann vorteilhaft die bestehende Architektur des Kraftfahrzeugs genutzt werden, so dass auf das Verwenden zusätzlicher Hardware zur Detektion der Lichtbogenfehler vorteilhaft verzichtet werden kann.In a preferred embodiment of the invention, it can be provided that a control device, which is also designed to control an energy flow between the energy store and at least one of the loads, is used. This advantageously enables the method for determining the arcing fault to be implemented in a control device which in any case receives and processes the measured values used for detecting the arcs. In particular, in a control device that is designed for central energy management and can therefore be referred to as an energy management coordinator, the measured values also used to detect the arcing faults are available, since these are required to control a power flow in the electrical circuit arrangement or in the on-board network of the motor vehicle . In this way, the existing architecture of the motor vehicle can advantageously be used, so that the use of additional hardware for detecting the arcing faults can advantageously be dispensed with.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass als elektrische Schaltungsanordnung ein Bordnetz eines Kraftfahrzeugs, insbesondere ein Bordnetz mit einer Spannung von 48 V, verwendet wird und/oder dass als wenigstens eine der Lasten ein elektrischer Verbraucher eines Kraftfahrzeugs, insbesondere ein Wechselrichter, ein Triebstranggenerator, ein Startergenerator, ein elektrisch betriebener Katalysator, ein elektrischer Antriebsverdichter und/oder ein elektrischer Kältemittelverdichter, verwendet wird. Bei den Lasten kann es sich insbesondere um über ein Bordnetz eines Kraftfahrzeugs, insbesondere über ein Bordnetz mit einer Spannung von 48 V, betriebene Lasten handeln.According to the invention, it can be provided that an on-board network of a motor vehicle, in particular an on-board network with a voltage of 48 V, is used as the electrical circuit arrangement and/or that an electrical consumer of a motor vehicle, in particular an inverter, a drive train generator, a starter generator is used as at least one of the loads , an electrically operated catalyst, an electric drive compressor and/or an electric refrigerant compressor is used. The loads can in particular be loads operated via an on-board network of a motor vehicle, in particular via an on-board network with a voltage of 48 V.
Für ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug ist vorgesehen, dass es eine elektrische Schaltungsanordnung mit einer Steuereinrichtung, einem Energiespeicher und mehreren mit dem Energiespeicher über jeweils einen Lastpfad verbundenen Lasten umfasst, wobei dem Energiespeicher ein Strommessmittel zur Bestimmung von einen Energiespeicherstrom beschreibenden Strommesswerten und den Lasten jeweils ein Spannungsmessmittel zur Bestimmung von eine Lastspannung an der jeweiligen Last beschreibenden Spannungsmesswerten zugeordnet ist, wobei das Strommessmittel und die Spannungsmessmittel mit der Steuereinrichtung über eine Kommunikationsverbindung zur fortlaufenden Übermittlung der Strommesswerte und der Spannungsmesswerte verbunden sind, wobei die Steuereinrichtung zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist.For a motor vehicle according to the invention, it is provided that it comprises an electrical circuit arrangement with a control device, an energy store and a plurality of loads connected to the energy store via a load path in each case, with the energy store having a current measuring device for determining current measured values describing an energy store current and the loads each having a voltage measuring device for determination of measured voltage values describing a load voltage at the respective load, the current measuring device and the voltage measuring device being connected to the control device via a communication link for the continuous transmission of the measured current values and the measured voltage values, the control device being set up to carry out a method according to the invention.
Sämtliche vorangehend in Bezug zum erfindungsgemäßen Verfahren beschriebenen Vorteile und Ausgestaltungen gelten entsprechend für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.All the advantages and configurations described above in relation to the method according to the invention apply correspondingly to the motor vehicle according to the invention.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Diese sind schematische Darstellungen und zeigen:
-
1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs, -
2 ein erstes Blockdiagramm zur Erläuterung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens, -
3 eine schematische Darstellung des Batteriestroms über die Zeit, -
4 ein zweites Blockdiagramm zur Erläuterung des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens, und -
5 ein Diagramm zur Erläuterung der Ermittlung von Stromgrenzwerten.
-
1 an embodiment of a motor vehicle according to the invention, -
2 a first block diagram to explain an embodiment of a method according to the invention, -
3 a schematic representation of the battery current over time, -
4 a second block diagram to explain the exemplary embodiment of the method according to the invention, and -
5 a diagram to explain the determination of current limit values.
In
Die Last 5 ist über einen Lastpfad 7, welcher einen Schalter 8 zum Abschalten der Last 5 umfasst, mit dem Energiespeicher 4 verbunden. Entsprechend ist die weitere Last 6 über einen Lastpfad 9, welcher einen Schalter 10 zum Abtrennen der Last 6 von dem Energiespeicher 4 umfasst, mit dem Energiespeicher 4 verbunden. Die Verbindung des Energiespeichers 4 mit den Lasten 5, 6 erfolgt über eine Schalteinrichtung 11, welche es ermöglicht, den Energiespeicher 4 von den Lasten 5, 6 zu trennen.The
Neben den dargestellten Lasten 5, 6 kann die elektrische Schaltungsanordnung 2 weitere Lasten umfassen, welche jeweils über einen Lastpfad, insbesondere mit einem Schaltelement, entsprechend den Lasten 5 bzw. 6 mit dem Energiespeicher 4 verbunden sind. Bei den Lasten 5, 6 und/oder eventuell vorhandenen weiteren Lasten handelt es sich insbesondere um elektrische Verbraucher des Kraftfahrzeugs 1, welche über den Energiespeicher 4 betrieben werden können. Die Spannung des Energiespeichers 4 bzw. der elektrischen Schaltungsanordnung 2 kann beispielsweise 48 V betragen. Bei den Lasten 5, 6 und/oder eventuell vorhandenen weiteren Lasten kann es sich jeweils z. B. um einen Wechselrichter, einen Triebstranggenerator, einen Startergenerator, einen elektrisch betriebenen Katalysator, einen elektrischen Antriebsverdichter und/oder einen elektrischen Kältemittelverdichter des Kraftfahrzeugs 1 handeln.In addition to the
Dem Energiespeicher 4 ist ein Strommessmittel 12 zugeordnet, über welches einen Energiespeicherstrom beschreibende Strommesswerte ermittelt werden können. Der Last 5 und der Last 6 ist jeweils ein Spannungsmessmittel 13 bzw. 14 zugeordnet, wobei über das Spannungsmessmittel 13 eine Lastspannung der Last 5 beschreibende Spannungsmesswerte und über das Spannungsmessmittel 14 eine Lastspannung der Last 6 beschreibende Spannungsmesswerte ermittelt werden.A
Das Strommessmittel 12 sowie die Spannungsmessmittel 13, 14 sind mit einer als Datenbus ausgebildeten Kommunikationsverbindung 15 verbunden. Auch die Steuereinrichtung 3 der elektrischen Schaltungsanordnung 2 ist mit der Kommunikationsverbindung 15 verbunden. Die von dem Strommessmittel 12 gemessenen Strommesswerte sowie die von den Spannungsmessmitteln 13, 14 gemessenen Spannungsmesswerte werden über die Kommunikationsverbindung 15 fortlaufend an die Steuereinrichtung 3 übermittelt.The current measuring means 12 and the voltage measuring means 13, 14 are connected to a
Die Steuereinrichtung 3 ist dazu eingerichtet, das Auftreten eines parallelen Lichtbogens in der elektrischen Schaltungsanordnung 2 durch einen Vergleich der Strommesswerte und/oder einer durch die Strommesswerte beschriebenen zeitlichen Änderung des Energiespeicherstroms mit wenigstens einem Stromgrenzwert zu ermitteln. Weiterhin ist die Steuereinrichtung 3 dazu eingerichtet, das Auftreten eines seriellen Lichtbogens in der Last 5 bzw. dem Lastpfad 7 durch einen Vergleich der Spannungsmesswerte und/oder einer durch die Spannungsmesswerte beschriebenen zeitlichen Änderung der Lastspannung der Last 5 mit wenigstens einem der Last 5 zugeordneten Spannungsgrenzwert zu ermitteln sowie das Auftreten eines seriellen Lichtbogens in der Last 6 bzw. dem Lastpfad 9 durch einen Vergleich der Spannungsmesswerte und/oder einer durch die Spannungsmesswerte beschriebenen Änderungen der Lastspannung der Last 6 und wenigstens einem der Last 6 zugeordneten Spannungsgrenzwert zu ermitteln.The
Bei Ermittlung des Auftretens eines parallelen Lichtbogens in der Schaltungsanordnung 2, zum Beispiel entlang dem Pfeil 15, wird der Energiespeicher 4 von den Lasten 5, 6 getrennt. Ein Trennen des Energiespeichers 4 von den Lasten 5, 6 erfolgt dabei über die Schalteinrichtung 11, welche beispielsweise als eine Battery-Junction-Box (BJB) ausgebildet ist. Bei Auftreten eines seriellen Lichtbogens in dem Lastpfad 7, zum Beispiel entlang dem Pfeil 16, wird die Last 5 durch ein Öffnen des Schalters 8 im Lastpfad 7 abgeschaltet. Entsprechend wird bei Auftreten eines seriellen Lichtbogens im Lastpfad 9 die Last 6 durch ein Öffnen des Schalters 10 im Lastpfad 9 abgeschaltet.When the occurrence of a parallel arc is determined in the
Auf diese Weise wird es ermöglicht, dass bei Auftreten des parallelen Lichtbogens in der elektrischen Schaltungsanordnung 2 aufgrund des abgetrennten Energiespeichers ein Abbau des parallelen Lichtbogens erfolgt. Bei Auftreten eines seriellen Lichtbogens kann ein entsprechender Abbau des Lichtbogens durch ein Abschalten der Last 5 bzw. ein Öffnen des Schalters 8 erreicht werden. Zur Ansteuerung der Schalter 8, 10 sowie der Schalteinrichtung 11 ist die Steuereinrichtung 3 mit diesen verbunden, wobei die Verbindungen zwischen der Steuereinrichtung 3 und den Schaltern 8, 10 sowie der Schaltungseinrichtung 11 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt sind.This makes it possible for the parallel arc to be dissipated when the parallel arc occurs in the
In
Das Zeitintervall, dem der Mittelwert IBAT sowie das Betragsmaximum ISAT-MIN/MAX zugeordnet sind, entspricht dem Zeitintervall, in dem das Strommessmittel 12 über die Kommunikationsverbindung 15 die Strommesswerte an die Steuereinrichtung 3 übermittelt. Die Ermittlung der Strommesswerte durch das Strommessmittel 12 kann beispielsweise mit einer Frequenz zwischen 50 Hz und 20 KHz, insbesondere zwischen 100 Hz und 10 KHz, erfolgen. Die Zeitintervalle, in denen das Strommessmittel 12 die Strommesswerte an die Steuereinrichtung 3 über die Kommunikationsverbindung 15 übermittelt, kann von der Frequenz, mit der die Strommesswerte durch das Strommessmittel 12 ermittelt werden, abweichen. Beispielsweise kann eine Übermittlung der Strommesswerte von dem Strommessmittel 12 an die Steuereinrichtung 3 alle 10 ms erfolgen. Dabei beträgt das Zeitintervall, für den der Mittelwert IBAT des Energiespeicherstromes sowie das Betragsmaximum IBAT_MIN/MAX von dem Strommessmittel 12 ermittelt werden, ebenfalls 10 ms. Bei Verwendung eines anderen Zeitintervalls für die Datenübermittlung über die Kommunikationsverbindung 15 kann das Zeitintervall, in dem der Mittelwert IBAT und das Betragsmaximum IBAT MIN/MAX ermittelt werden, ebenfalls dem Zeitintervall der Übermittlung der Strommesswerte über die Kommunikationsverbindung 15 entsprechen.The time interval to which the mean value I BAT and the maximum amount I SAT −MIN/MAX are assigned corresponds to the time interval in which the current measurement means 12 transmits the current measurement values to the
In
Es ist auch möglich, dass jeweils einzelne den Energiespeicherstrom zu einem Messzeitpunkt beschreibende Messwerte als Strommesswerte von dem Strommessmittel 12 an die Steuereinrichtung 3 übermittelt werden, wobei die Steuereinrichtung 3 den Mittelwert IBAT und das Betragsmaximum IBAT MIN/MAX insbesondere unabhängig von der Übertragungsfrequenz der Kommunikationsverbindung 15 ermittelt. Dies kann zum Beispiel der Fall sein, wenn die Übertragungsfrequenz, mit der das Strommessmittel 12 die Strommesswerte über die Kommunikationsverbindung 15 an die Steuereinrichtung 3 übermittelt, der Abtastrate bzw. der Messfrequenz des Strommessmittels 12 entspricht oder höher als diese ist und/oder wenn das Strommessmittel 12 mehrere Strommesswerte gebündelt über die Kommunikationseinrichtung 15 an die Steuereinrichtung 3 übermittelt.It is also possible for individual measured values describing the energy storage current at a measurement time to be transmitted as measured current values from the
Im ersten Abschnitt 18 des Blockdiagramms 17 erfolgt eine Ermittlung der zeitlichen Änderung des für verschiedene Zeitintervalle von jeweils 10 ms ermittelten Mittelwerts IBAT. Bei dem Mittelwert IBAT kann es sich beispielsweise um einen arithmetischen Mittelwert aus den innerhalb des Zeitintervalls mit der Abtastrate des Strommessmittels 12 aufgenommenen Messwerten und/oder über einen gefilterten, sich aus den innerhalb des Zeitintervalls aufgenommenen Messwerten ergebenden Wert handeln. Im ersten Block 18 erfolgt eine Ermittlung der zeitlichen Änderung des Mittelwerts IBAT aus den für zwei aufeinanderfolgende Zeitintervalle k bzw. k-1 bestimmten Mittelwerten IBAT. Der Betrag der Differenz der Mittelwerte für diese Zeitintervalle wird dabei mit einem Stromgrenzwert ITH,1, welcher einen Mittelwertgrenzwert darstellt, verglichen.In the
Im zweiten Abschnitt 19 des Blockdiagramms 17 erfolgt entsprechend eine Ermittlung der zeitlichen Änderung des Betragsmaximums IBAT_MIN/MAX, welche aus zwei für aufeinanderfolgende Zeitintervalle k bzw. k-1 bestimmten Betragsmaxima IBAT_MIN/MAX ermittelt wird. Der Betrag der Differenz zwischen den beiden Betragsmaxima wird dabei mit einem zweiten Stromgrenzwert ITH,2, welcher einen Maximalgrenzwert darstellt, verglichen.In the
Im dritten Abschnitt 20 des Blockdiagramms 17 werden der einem Zeitintervall k zugeordnete Mittelwert IBAT sowie das dem Zeitintervall k zugeordnete Betragsmaximum IBAT_MIN/MAX voneinander subtrahiert, wobei der Betrag dieser Differenz mit einem dritten Stromgrenzwert ITH,3, welcher einen Differenzgrenzwert darstellt, verglichen wird. Wie durch Block 21 dargestellt ist, sind die jeweiligen Vergleiche mit den Stromgrenzwerten ITH,1, ITH,2 und ITH,3 jeweils mit einem logischen „oder“ verknüpft. Bei Überschreiten wenigstens eines der drei Grenzwerte ITH,1, ITH,2 oder ITH,3 wird durch die Steuereinrichtung 3 das Auftreten eines parallelen Lichtbogenfehlers ermittelt, so dass bei Überschreiten eines der drei Grenzwerte in Block 22 eine Abschaltanforderung von der Steuereinrichtung 3 an den Energiespeicher 4 bzw. die Schalteinrichtung 11 übermittelt wird und/oder ein Ansteuern der Schalteinrichtung 11 durch die Steuereinheit 3 erfolgt und der Energiespeicher 4 somit von den Lasten 5, 6 getrennt wird.In
Es ist möglich, dass zusätzlich oder alternativ zu dem Mittelwertgrenzwert, dem Maximalgrenzwert und/oder dem Differenzgrenzwert weitere Stromgrenzwerte verwendet werden. Ein weiterer Stromgrenzwert kann dabei zum Beispiel mit den Strom messwerten oder mit weiteren, aus wenigstens einem Strommesswert ermittelten oder abgeleiteten Größe verglichen werden.It is possible that further current limit values are used in addition to or as an alternative to the average limit value, the maximum limit value and/or the difference limit value. A further current limit value can be compared, for example, with the measured current values or with further variables determined or derived from at least one measured current value.
In
Das Blockdiagramm 23 umfasst einen ersten Abschnitt 24, einen zweiten Abschnitt 25 sowie einen dritten Abschnitt 26. Eingangsgrößen des Blockdiagramms 23 sind eine Spannung UBAT des Energiespeichers 4, eine Lastspannung UV1 an der Last 5, welche von den durch das Spannungsmessmittel 13 an die Steuereinrichtung 3 übermittelten Spannungswerten beschrieben wird, sowie eine Lastspannung UV2 an der weiteren Last 6, welche durch die von dem Strommessmittel 14 erfassten Spannungsmesswerten beschrieben wird.The block diagram 23 includes a
In einem ersten Abschnitt 24 des Blockdiagramms 23 erfolgt für die Last 5 die Ermittlung einer Referenzdifferenzspannung zwischen einem Spannungsmesswert der Lastspannung UV1 und einem Referenzspannungswert der als Referenzspannung verwendeten Spannung UBAT des Energiespeichers 4. Die Ermittlung der Referenzdifferenzspannung kann sowohl zum Zeitpunkt k als auch für ein oder mehrere vorherige Spannungsmesswerte ermittelt werden. In a
Dies ist im Abschnitt 24 durch das Ermitteln des Betrages einer Differenz zwischen dem Spannungsmesswert der Last 5 und dem Referenzmesswert zum Zeitpunkt k sowie der Ermittlung des entsprechenden Betrages einer Differenz zwischen dem Spannungsmesswert der Last 5 und dem Referenzspannungswert des Energiespeichers 4 zu den Zeitpunkten k-n dargestellt. Die ermittelten Referenzspannungswerte werden jeweils mit einem Spannungsgrenzwert UTH,1, welcher einen Referenzdifferenzgrenzwert darstellt, verglichen. Sowohl der Vergleich mit dem Referenzdifferenzgrenzwert für die Messwerte des Zeitpunkts k und die Messwerte der Zeitpunkte k-n werden am Ausgang des ersten Abschnitts 24 in Block 27 mit einem logischen „und“ verknüpft.This is shown in
In einem zweiten Abschnitt 25 des Blockdiagramms 23 wird eine Lastdifferenzspannung zwischen einem Spannungsmesswert der Last 5 und einem Spannungsmesswert einer weiteren der Lasten der elektrischen Schaltungsanordnung 2 ermittelt. Vorliegend wird dazu die weitere Last 6 verwendet. Analog zur Ermittlung der Referenzdifferenzspannung erfolgt auch bei der Lastdifferenzspannung im Vergleich mit einem Spannungsgrenzwert UTH,welcher einen Lastdifferenzgrenzwert darstellt, sowohl für Messwerte zum Zeitpunkt k als auch für zu vorangegangenen Zeitpunkten aufgenommenen Messwerte k-n. Die zu den verschiedenen Zeitpunkten ermittelten Messwerte sind am Ausgang des zweiten Abschnitts 25 im Block 28 über ein logisches „und“ verknüpft.In a
In einem dritten Abschnitt 26 des Blockdiagramms 23 erfolgt eine Ermittlung einer zeitlichen Änderung der Lastspannung aus den Spannungsmesswerten der Lastspannung UV1. Die zeitliche Änderung wird dabei aus zu zwei aufeinanderfolgenden Zeitpunkten k bzw. k-1 gemessenen Spannungsmesswerten ermittelt. Die zeitliche Änderung der Lastspannung wird mit einem Spannungsgrenzwert UTH,3, welcher einen Lastspannungsgrenzwert darstellt, verglichen.In a
Die Ausgänge des ersten Abschnitts 24 sowie des zweiten Abschnitts 25 und des dritten Abschnitts 26 sind in Block 29 mit einem logischen „und“ verknüpft. Wenn für den Zeitpunkt k als auch für den oder die Zeitpunkte k-n durch die dem ersten Abschnitt 24 ermittelte Referenzdifferenzspannung der Spannungsgrenzwert UTH,1 als Referenzdifferenzgrenzwert überschritten wird und auch im zweiten Abschnitt 25 jeweils durch die für die Zeitpunkte k und k-n ermittelte Lastdifferenzspannung der Spannungsgrenzwert UTH,2 als Lastdifferenzgrenzwert überschritten wird sowie wenn im dritten Abschnitt 26 durch die zeitliche Änderung der Lastspannung an der Last 5 der Spannungsgrenzwert UTH,3 als Lastspannungsgrenzwert überschritten wird, wird durch die logische UND-Verknüpfung in Block 29 in Block 30 ein Abschalten der Last 5 vorgenommen. Dazu steuert die Steuereinrichtung 3 zum Beispiel den Schalter 8 an, so dass dieser geöffnet wird.The outputs of the
Das Überschreiten des Referenzdifferenzgrenzwerts, des Lastdifferenzgrenzwerts und des Lastspannungsgrenzwerts stellen somit notwendige Bedingungen dar, um ein Abschalten der Last 5 vorzunehmen. Dies ermöglicht es, die einzelnen Spannungsmesswerte, welche von dem Spannungsmessmittel 13 an die Steuereinrichtung 3 übermittelt werden, gegeneinander zu plausibilisieren. Auf diese Weise wird eine dreistufige Plausibilisierungsschleife, welche durch das Blockdiagramm 23 dargestellt ist, gebildet. Dies verbessert die Detektion eines seriellen Lichtbogens, da eine Mehrzahl von Zuständen, welche charakteristisch für das Auftreten des Lichtbogens sind, überprüft wird.Exceeding the reference difference limit value, the load difference limit value and the load voltage limit value thus represent necessary conditions for switching off the
Es ist möglich, dass zusätzlich oder alternativ zu dem Referenzdifferenzgrenzwert, dem Lastdifferenzgrenzwert und/oder dem Lastspannungsgrenzwert weitere Spannungsgrenzwerte verwendet werden. Ein weiterer Spannungsgrenzwert kann dabei zum Beispiel mit den Spannungsmesswerten oder mit weiteren, aus wenigstens einem Spannungsmesswert ermittelten oder abgeleiteten Größen verglichen werden.It is possible that further voltage limit values are used in addition to or as an alternative to the reference difference limit value, the load difference limit value and/or the load voltage limit value. A further voltage limit value can be compared, for example, with the measured voltage values or with further variables determined or derived from at least one measured voltage value.
Da insbesondere durch die Übermittlung über die Kommunikationsverbindung 15 die Spannungsmesswerte zu unterschiedlichen Zeitpunkten von der Steuereinrichtung 3 empfangen werden, ist den jeweiligen Vergleichen mit den Spannungsgrenzwerten UTH,1, UTH,2 und UTH,3 in Block 31 eine Synchronisierung vorgelagert, welche die jeweils empfangenden Spannungsmesswerte zeitlich synchronisiert. Auf diese Weise beziehen sich die im ersten Abschnitt 24 und dem zweiten Abschnitt 25 ermittelten Referenzdifferenzspannungen bzw. Lastdifferenzspannungen jeweils auf zu einem identischen Zeitpunkt k, k-1 oder k-n ermittelte Messwerte. Die als Referenzspannung verwendete Spannung UBAT des Energiespeichers 4 kann durch ein dem Energiespeicher 4 zugeordnetes Spannungsmessmittel (nicht dargestellt), welches ebenfalls über die Kommunikationsverbindung 15 mit der Steuereinrichtung 3 kommuniziert, gemessen werden.Since the measured voltage values are received by the
Die verwendeten Stromgrenzwerte sowie die verwendeten Spannungsgrenzwerte werden durch Rechnung und/oder Messung für einen Normalbetrieb der elektrischen Schaltungsanordnung 2 ermittelt, so dass während eines fehlerfreien Betriebs der Lasten 5, 6 über die Energiespeichereinrichtung 4 auftretende Stromwerte, Spannungswerte und/oder deren zeitliche Änderungen nicht zu einem Überschreiten der jeweiligen Grenzwerte führen. Die Grenzwerte, welche beispielsweise in der Steuereinrichtung 3 hinterlegt sind, können abhängig der für die Ermittlung der Spannungsmesswerte und/oder Strommesswerte verwendeten Zeitintervalle gewählt werden. Die Spannungsgrenzwerte können insbesondere für die Lasten 5, 6 und/oder weitere Lasten jeweils zumindest zum Teil unterschiedlich sein.The current limit values used and the voltage limit values used are determined by calculation and/or measurement for normal operation of the
Die Ermittlung eines Stromgrenzwerts ist schematisch in
Dabei stellt der unterhalb einer Kurve 33 gelegene Bereich einen Normalbetriebsbereich dar, in dem für die unterschiedlichen Zeitintervalle jeweils maximal zulässige Stromänderungen enthalten sind, welche in einem Normalbetrieb der elektrischen Schaltungsanordnung 2, das heißt, ohne Auftreten eines parallelen Lichtbogens, erreicht werden. In einem Bereich oberhalb einer Kurve 34 befindet sich ein Auslösebereich, wobei durch die Kurve 34 die jeweiligen Werte für den Maximalgrenzwert, welcher mit den innerhalb der entsprechenden Zeitintervalle ermittelten Maximalwerten des Energiespeicherstroms verglichen wird, angegeben ist.The area below a
Zwischen den Kurven 33 und 34 ist ein Toleranzbereich vorgesehen, um Fehlauslösungen aufgrund geringfügiger Überschreitungen des Arbeitsbereichs zu vermeiden.A tolerance range is provided between the
Entsprechende Kurven 33 und 34 können in Abhängigkeit der jeweils durch die Kommunikationsverbindung möglichen Übertragungszeitfenster auch für die weiteren Stromgrenzwerte sowie für die weiteren Spannungsgrenzwerte für die einzelnen Lasten 5, 6 ermittelt werden. Dies ermöglicht es, die Lastprofile der Lasten 5, 6 in einem Normalbetrieb der elektrischen Schaltungsanordnung 2 zu ermitteln und entsprechende Grenzwerte zu bestimmen, welche in der Steuereinrichtung 3 hinterlegt werden und als Kriterien bzw. Bedingungen für das Ermitteln einen parallelen Lichtbogens und/oder eines seriellen Lichtbogens in der elektrischen Schaltungsanordnung 2 herangezogen werden können.Corresponding curves 33 and 34 can also be determined for the further current limit values and for the further voltage limit values for the
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